使用K值法进行冒口设计
第五章 冒口设计
I-I端面
垂直补贴的尺寸可依照图3-5-13确定。 该图是对板型碳钢铸件进行顶注、立浇试验，后经过X光透 视检查而总结出来的关系曲线—补贴厚度a和铸件壁高H， 厚度T之间的关系曲线。（断面板型件—宽厚比＞5：1）
K (0.9～1.26) 10
3米 / 秒1 / 2
（或K 0.75～ 0.98厘米 / 分1 / 2 ）
2. 基本原理
遵守顺序凝固的基本条件。首先，冒口的凝固时间τr 应大于于铸件被补缩部位年凝固时间τc。运用Chvorinov 公式τ =（Mr/Kr）2和τc=（Mc/Kc）2 ，于是得:
6. 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外观 好。 7. 不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔 开 （图3-5-4）。
（三）冒口有效补缩距离的确定
冒口有效补缩距离=冒口作用区与末端区长度之 和。 它是确定冒口数目的依据。
有效补缩距离与铸件结构、合金成分、凝固特性、冷 却条件、对铸件质量要求的高低等多种因素有关，简称为 冒口补缩距离。
＜200 25 250 30 300 33 400 35 500～1000 40 ＞1000 45
3. 冒口设计步骤
1）把铸件划分为几个补缩区，计算各区的铸件模数Mc。 2）计算冒口及颈的模数。 3）确定冒口形状和尺寸（应尽量采用标准系列冒口尺寸） 4）检验顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道是 否畅通。 5）校核冒口补缩能力。
第五章
冒口设计
第一节 冒口的种类及补缩原理
最新冒口系统设计
Mr=1.2Mc=2.3cm
查标准圆柱形暗冒口表：当Mr=2.38cm, 收缩 率为5％、每个暗冒口能补缩的最大铸件体积 为 4.1L （ 重 量 32kg ） 时 ， 冒 口 的 尺 寸 为 ￠ 120mm×188mm(h) (h=1.5d) 。 可 见 设 计一个冒口已经足够。
冒口系统设计
一、冒口的作用
为了使铸件在凝固的最后阶段得到补缩，防 止缩孔、缩松、裂纹、变形等产生，则在铸件上 设置冒口。
冒口－储备足量的液态金属，又可排气、集 渣。铸造合金凝固时，均产生体积收缩，凝固后 均会形成孔洞－缩孔、缩松。
三、冒口的设计原则 （一）设置冒口的必要性
（二）、冒口位置选择原则
（2）冒口要能根据设计的要求提供足够的 金属来补偿铸件的液态收缩，凝固收缩以及 由于型腔扩大而增加的体积。而且要力求铸 件的成品率高。
（3）冒口和铸件受补缩部位之间，要保持 一定的温度梯度和凝固梯度，以保证补缩通 道畅通。
（五）校验方向性（顺序）凝固和多冒口的 综合效果
由于冒口的有无及其位置、大小等将直接 影响铸件的温度场，从而影响凝固的进行状 态。此外，在多冒口的情况下还有可能发生 相互间的干扰。因此需要校验是否不产生缺 陷。
３－３冒口的设计及计算
以铸钢件冒口设计为主，凡实行顺序凝 固的一切合金铸件均适用。 冒口的设计： 凝固时间原则：模数法 几何关系原则：缩管法
热节圆法
（一）模数法
模数：体积和散热表面积的比值称模数
M=V/A 其中：M － 模数（m）；
V － 铸件体积（m3） A － 散热表面积（m2）
模数法：根据铸件凝固理论，铸件凝固时间决定于 它的体积和表面积的比值，即铸件的模数。M小的 铸件凝固时间短；M大的铸件凝固时间长，模数方 法计算冒口尺寸就是建立在模数的基础之上。
均衡凝固技术系列讲座：第三讲 铸铁件冒口设计方法
均衡凝固技术系列讲座：第三讲铸铁件冒口设计方法
洪礼华;魏兵
【期刊名称】《机械工人：热加工》
【年(卷),期】1996(000)004
【摘要】1.收缩模数法（1）冒口模数冒口模数计算公式如下: MR=f1·f2·f3·Mc 式中MR——冒口模数,cm MC——铸件模数,cm f1——冒口平衡系数,冒口原始模数与残余模数之比,取.f1=1.2 f2——收缩模数系数,f2=0.25～0.85 f3——补缩压力系数,补缩完成后冒口中残余铁水的压力,或称安全系数f3=1.0～1.3 （2）冒口体积冒口体积的基本计算公式如下: VR=VC·F/（η-F）
【总页数】3页(P19-21)
【作者】洪礼华;魏兵
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG250.6
【相关文献】
1.均衡凝固技术系列讲座第一讲铸铁件均衡凝固工艺（上） [J], 洪礼华;魏兵
2.均衡凝固技术系列讲座第一讲铸铁件均衡凝固工艺（下） [J], 洪礼华;魏兵
3.均衡凝固技术系列讲座第二讲铸铁件冒口的类型及应用 [J], 洪礼华;魏兵
4.均衡凝固技术系列讲座：第四讲无冒口铸造工艺 [J], 洪礼华;魏兵
5.均衡凝固技术系列讲座——第六讲压迫浇冒口系统(二) [J], 洪礼华;魏兵
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冒口
Vf Vr (Vr VC )
根据平方根定律有
Mr r Kr Mc c Kc
2
2
又根据模数等于体积除以散热表面积得基 本概念，对于铸件有
Mc
(Vc Vc )
Ac
பைடு நூலகம்
对于冒口，由上面分析可知，决定其凝固时 间得体积因素V=Vf，至于散热表面积则随凝 固得进行而增大，与Vf相对应取冒口凝固终 了得散热表面积为A=Af，则
c. 冒口和铸件受补缩部位之间要保持一定的 温度梯度，以保证补缩通道的畅通。
2. 冒口设计方法及冒口方程式 利用计算机计算铸件冒口尺寸，比较合适的方 法是三次方程法。用该方法推导冒口方程式如 下： 根据补缩要求，冒口的凝固时间应大于或等于 受补缩部位的凝固时间，若用 r 、c 分别表 示冒口和铸件被补缩部位的凝固时间，则有：
式中 数； 数；
求得上述三次方程中各参数之后，即可用牛 顿诒代法求解方程。
Cc , c , c
Cr , r , r
－－铸件周围介质的参
－－冒口周围介质的参
3. 保温冒口的影响
保温冒口通常采用蓄热系数非常小的材料制 成。当时用保温冒口时，降低了冒口的散热，相 当于冒口有效冷却表面减小，引起冒口模数系数 的变化。 设a和b分别为使用保温材料后，冒口侧面和 顶面散热面积降低系数，则加保温材料后冒口的 模数变为
最迟的，冒口的设置的部位应使凝固的顺序 朝着冒口。
b 冒口的有效补缩距离－－冒口中液体不能供 给太远的部位，只限制在冒口周围的某些范 围内。在确定冒口的位置和个数之前，应先 考虑液体金属能供给的有效范围。
c 去除冒口的方便程度－－为了降低清理工序 的成本，希望将冒口设置在容易去除的部位。
材料液态成型技术-第八章-冒口技术
A
冒口的尺寸主要是指根部直径和高度，计算的方法主要有：模数法、缩管法、补缩液量法、比例法、热节圆法
铸件壁上逐渐增加的
03
厚度，称为冒口补贴，
04
简称补贴（衬补、增
05
肉）。
06
补贴确定：补贴一般
07
是在冒口有效补缩距离
08
以上开始加补贴，使铸
09
件壁向着冒口方向逐渐
10
加厚，直到冒口的根部。
11
铸件加厚量为a,称为补贴厚度。
12
四 补贴的应用
”
下图表示了补贴厚度、铸件壁厚及铸件高度间的关系。
板件补贴的确定
一、冒口的作用
2
初步确定冒口的数量；
3
计算冒口的尺寸；
1
选择冒口的形状及安放位置；
5
校核工艺出品率。
4
校核冒口的补缩能力；
3.冒口的设计内容
第八章 冒口设计
二 、冒口的种类及位置
按覆盖情况分类：明冒口和暗冒口。
按位置分类：顶冒口和边冒口；
冒口的类型：
二 、冒口的种类及位置
明冒口的优点： 造型方便，并便于观察铸型中金属液的上升情况，向冒口中补浇金属液，在冒口顶面散发热剂、保温剂等。 明冒口的缺点：因顶部敞开，散热较快，同样体积的冒口，明冒口较暗冒口的补缩效率低。
B
五．冒口的设计
五．冒口的设计
冒口系统设计
冒口系统设计一﹑冒口设计1. 冒口设计的基本原则1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间。
2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩，补缩浇注后型腔扩大的体积。
3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。
对于结晶温度间隔较宽、易于产生分散性缩松的合金铸件，还需要注意将冒口与浇注系统、冷铁、工艺补贴等配合使用，使铸件在较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序凝固2. 冒口设计的基本内容1）冒口的种类和形状（1)冒口的种类⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎩⎪⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩顶冒口依位置分侧冒口贴边冒口普通冒口明冒口依顶部覆盖分暗冒口大气压力冒口依加压方式分压缩空气冒口通用冒口（传统）发气压力冒口保温冒口发热冒口特种冒口依加热方式分加氧冒口电弧加热冒口，煤气加热冒口易割冒口直接实用冒口（浇注系统当铸铁件的实用冒口（均衡凝固）⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩冒口）控制压力冒口冒口无补缩 图1 冒口分类（2）冒口的形状常用的冒口有球形、圆柱形、长方体形、腰圆柱形等。
对于具体铸件，冒口形状的选择主要应考虑以下几方面:a）球形 b)球顶圆柱形 c）圆柱形 d）腰圆柱形（明） e）腰圆柱形（暗）图2 常用的冒口形状①冒口的补缩效果: 冒口的形状不同，补缩效果也不同，常用冒口模数（M）的大小来评定冒口的补缩效果(M=冒口体积/冒口散热面积)，在冒口体积相同的情况下，球形冒口的散热面积最小，模数最大，凝固时间最长，补缩效果最好，其它形状冒口的补缩效果，依次为圆柱形，长方体形等。
②铸件被补缩部位的结构情祝: 冒口形状的选泽还要考虑铸件被补缩部位的结构形状和造型工艺是否方便。
铸铁件冒口设计手册
铸铁件冒口设计手册诸葛胜福士科铸造材料（中国）有限公司铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。
其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图1和图2所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图2 缩孔生产图a)和冒口的补缩图b)1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。
此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。
铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。
由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。
由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。
FOSECO公司的发热保温冒口具有高达35%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。
在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。
另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。
二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。
其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。
因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。
灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。
对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。
铸造工艺学冒口设计方案
保温作用：冒口可 以减缓铸件凝固速 度，提高铸件质量
冒口的设计原则
保证补缩量：根据铸件的结 构、尺寸、壁厚等确定冒口 的补缩量
便于操作：冒口的位置应便 于操作，以便于浇注和清理
减少金属消耗：在保证补缩 量的前提下，尽量减少冒口 的金属消耗
避免形成热节：冒口的设计 应避免形成热节，以防止铸 件产生缩孔和缩松等缺陷
计算法
冒口体积计算 冒口直径计算 冒口高度计算 冒口材料选择
实验法
实验目的：确定最 佳冒口尺寸和位置
实验步骤：设计多 种方案，进行实际 铸造实验
实验结果：观察铸 件质量，分析实验 数据
结论：根据实验结 果，确定最佳冒口 设计方案
05 冒口的设计优化
减小冒口体积
优化冒口结构： 采用合理的冒 口结构，如分 片式、组合式 等，以减
冒口的设计原则： 根据铸件的结构、 尺寸、材质等因 素进行设计
冒口的设计方法： 根据铸造工艺学 原理，采用合适 的冒口尺寸、形 状和位置
冒口设计的实际 应用：在铸铁件 生产中，根据实 际情况选择合适 的冒口设计方案， 提高铸件质量和 生产效率
铝合金铸件的冒口设计
口体积
降低冒口高度： 通过减小冒口 高度，减少冒 口体积，同时 保证补缩效果
减小冒口直径： 采用较小的冒 口直径，以减 小冒口体积， 同时保证补缩
效果
改进冒口材料： 采用轻质、高 强度、低热膨 胀系数的材料 制作冒口，以 减小冒口体积
提高冒口补缩效率
确定冒口的位置和数量 选择合适的冒口类型 优化冒口尺寸和形状 控制冒口补缩时间
铸造工艺学冒口设计 方案
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
大K值喷头在仓库喷淋系统中的运用——利丰物流仓库喷淋设计体会
由于本工程喷淋危险等级达到仓库 级 应逐个
喷头计算流量并叠加取总流量 其计算公式为
式中 Ｑｓ ｑｉ
n
Ｑｓ＝
ｑ ／６０ i
（１）
i=1
系统设计流量，Ｌ／ｓ
最不利点处作用面积内各喷头节点的流
量 Ｌ／ｍｉｎ
ｎ
最不利点处作用面积内的喷头数 本工
程 ｎ 为 ３４ 个
２．３．３ 喷淋系统设计流量
经逐点法计算 最终确定系统流量为 １０２．５Ｌ／ｓ
注 １ Ｋ＝１６１．４ 喷头最大间距为 ３．６０ｍ，距墙 柱最大间距 １．８０ｍ 数据由生产厂提供 ２ 由于主梁跨度为 １０ｍ 次梁跨度为 ２．５ｍ 故而喷头布置为矩形 其中一边长为 ２．５ｍ
从表 １ 不难看出 采用 ＥＬＯ ２３１ 喷头需要用 ６ 组湿式报警阀 每组控制 ８００ 个喷头 采用 Ｋ＝１１５ 的标准喷头需要 ９ 组湿式报警阀 每组控制 ８００ 个喷 头 而采用 Ｋ＝８０ 的标准洒水喷头 则需要 １３ 组湿 式报警阀 同时 由于其短边间距小于 ２．４００ｍ 不 符合规范要求 因此 Ｋ＝８０ 的喷头完全被放弃考虑 使用 而采用 Ｋ＝１１５ 的喷头 虽然总喷头数 报警 阀组数总量上较 Ｋ＝８０ 少 但相对于 ＥＬＯ ２３１ 喷 头还是多了 ４０％ 另外 因为水泵房为集中泵房 并 不设置在仓库内 而坐落在基地内的最东侧 距离仓 库有 ２００ 多 ｍ 的距离 为了减少过多的压力管线在 室外地坪下敷设 所有仓库的湿式报警阀均设于仓 库内的专用报警阀间内 再者 由于仓库内空间要求 尽量减少管线 减少设备用房空间以便于安置更多 的货架 堆货 设计在综合了喷头总造价 管线安装 总价 以及施工难易程度等诸多因素后 决定采用 ＥＬＯ ２３１ 喷头
利丰物流项目是座落于上海桃浦地区的一个仓 库区 在项目基地内共有一幢地上 ４ 层的配送中心
隧道入口照明设计方法比较
隧道入口照明设计方法比较摘要：文章分析了隧道照明的k值法，用查表法、环境简图法和数码相机法对福建永武高速公路入口照明进行计算比较。
查表法计算简单，但误差较大；环境简图法考虑了各部分景物的亮度和比例，比查表法准确；数码相机法借助软件计算，更加精确，但出现曝光过度和曝光不足的极端情况时，其精度需要进一步验证。
关键词：隧道照明；k值法；查表法；环境简图法；数码相机法0 引言我国的隧道照明计算采用的是k值法，在计算洞外亮度的时候，有查表法、环境简图法、数码相机法等。
查表法计算简单，但误差较大；环境简图法考虑了各部分景物的亮度和比例，比查表法准确；数码相机法借助软件计算，更加精确，但出现曝光过度和曝光不足的极端情况时，其精度需要进一步验证。
1 隧道基本情况为了研究不同方法计算隧道入口段亮度的实际效果，现以福建省境内永武（永安—武平）高速公路上的黄山岭隧道为例，采用多种方法进行对比分析研究。
福建永武高速北连浙江，南接广东，是2004年国务院审议通过的国家高速公路“7918网”中第三纵“长春至深圳”福建省境内的重要组成部分，于2006年开始建设，2010年竣工通车。
被测的隧道采用端墙式洞口，洞口外植被茂盛，绿化良好。
隧道的朝向为南偏西40°，洞外路面平直，为黑色的改性沥青路面。
外观见图1。
图1 黄山岭隧道外观隧道截面高7 m，宽7.2 m，地面排水坡度2%。
灯具安装高度6.3 m，灯具安装截面图见图2。
图2 隧道灯具安装截面图测量时间为2010年8月18日至20日，天气晴朗，测量者站在离隧道洞口一个安全停车距离处拍照，相机离地面高度为1.5 m。
黄山岭隧道测量距离为离洞口100 m，20°圆锥角视场角内无天空，其洞门形式为浅色端墙式，洞顶采用深色植被绿化，部分边坡裸露，如图3（a）所示。
亮度计和相机应当放置在离隧道洞口一个安全停车距离的位置（这里是100 m），并且放置在车道中间，离路面1.5 m高，如图3（b）所示。
冒口及冒口设计
不同类型的冒口都有一定 的补缩范围。冒口补缩距离一般指长度方向但也包括周围各方向。如果铸件 被补缩部分超出冒口的有效补缩范 围， 就会产 生缩孔 或缩松。反之 ， 如果被补缩部分小 于有效补缩范 围， 铸件虽然是致密的， 但未充分发挥 冒口的补缩作用 ， 补缩效率低 。
１３ 工艺补贴 的应用 在实际生产 中有些铸件需补缩的高度往往超过 冒 口的有效补缩距离 。由于铸 ． 件结构或铸造工艺 的不便 ， 以在中部设置暗冒口， 难 如仅增加冒口直径和高度 ， 补缩效果不明显 ， 况且增
件下很难做到。因此实际生产 中通常采用冒 口进行补缩 。冒 口是铸型 内用 以储存金属液的空腔 ， 习惯 上把 冒口所铸成的金属实体也称为冒 口。 ． 【 ２ ３
１ 冒 口的补 缩 机 理
１ １ 冒 口与铸件 间的补缩通道 ． 用冒 口消除钢铸件缩孑 ， Ｌ必须在钢铸件最
后凝固部分安置合适 冒口， 并保证顺序凝 固 ， 目的是使钢铸件凝 固过程 中 其
的 近似 计算 法 。
２２ １ 比例法 ．．
料 ・ 副。
以冒口根部直径 ｄ 为 冒口的主要尺寸 ， Ⅲ 以铸件热节圆直径 （ 为确定 ｄ １ ｒ Ⅲ的主要依据 ，
即在不同的情况下用 （ 乘 以一定 的 比例系数求得 ｄ ， １ ｒ Ⅲ 冒口的其 它尺寸 由 （ 决定 。计算 参见文献资 １ ｒ
ｈ ｌ ｃｌ ｒｉ ｈ ｎ ｄｅ ｃ ｎｙｐｏ ｌ ｂｕ ｏ ｌ ｒｉ ｒ ． ｉ ｓ ｅ ａｅ ａ ｐｏ ｔｏｄ — ｏ ｌ Ⅱｓｒ ｋａ ｆ ｉ ｃ ｒｂｅ ａｏ ｔ ｌ ｃ ｌ ｌ ｓ ｉ ｇ ｅ ｔ ｉ ｒ ｅ ｅ ｅｏ ａ ｆ ｉ ｎ ｉ ｅ ｍ ｈ ｅ ｏ ａ ｆｌ ｈ ｎ ｋ ｖ ｔ ｍ ｒｌ ｊ ｔ ｈ ｃ
铸造工艺学-冒口设计
2 冒口位置的选择原则
① 在热节的上方或侧旁；
② 尽量在铸件最高、最厚部位， 低处热结设补贴或冷铁；
③不应设在铸件最重要、受力 大的部位；
④ 不要选在铸造应力集中处， 应减轻对铸件的收缩阻碍，避免 裂纹；
⑤ 尽量用一个冒口同时补缩几 个热节或铸件；
⑥ 冒口布置在加工面上，可节 约铸件精整工时，外观好；
可锻铸铁：补缩距离为4-4.5T。
3）有色合金的冒口补缩距离 铜合金见表。
锡青铜、磷青铜：糊状凝固，有效补缩距离短，易出现 分散缩松。
无锡青铜和黄铜：凝固范围窄，补缩距离大。黄铜5-9T。 铝、锰青铜5-8T。
共晶型铝合金：4.5T。 非共晶型的铝合金：2T。
4）外冷铁对补缩距 离的影响
在两个冒口间放冷铁， 形成两个末端区，显著 增加有效补缩距离。 端 部放冷铁延长末端区。
冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在金属冷却和 凝固过程中，补给金属液，从而防止缩孔、缩松的形成， 同时还有集渣和排气的作用。
习惯上 ，把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。
8.1.1 冒口的种类和形状
顶冒口
1 按工艺冒口分为
依位置分
侧(边)冒口
普通冒口
明冒口
依顶部覆盖
暗冒口
通用冒口
大气压力冒口
依加压方式
ε=5% m补=548kg 1）计算模数M件铸件体积
V=[π（63²-33²）ˣ43/（4ˣ2）]=48607.2cm² 铸件的表面积=两个平面+两个侧面+上下端面 A=[(63-33)ˣ43+ π(63+33)ˣ43/2+ π（63²-33²）]/4=10031.76 M件=V/A=48607.2/10031.76=4.85 ≈5cm （2）计算冒口模数
第九章 冒口冷铁的设计
(一) 比例法
(二) 公式计算法
(三) 模数法
(一) 与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序
(二) 加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能
(三) 划分冒口的补缩区域，控制和扩大冒口的补缩范围，提高冒口的补缩效率。
可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄 热系数大的金属和非金属材料均可选用。生产中常用的冷铁材 料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理 系数见表9－5。
1．冒口有什么作用？设计冒口应遵循哪些基本原则？ 2．冒口分为哪几类？各有什么特点？ 3．选择冒口形状时应主要考虑哪些内容？ 4．如何确定冒口的位置？应注意哪些问题？ 5．如何用比例法来确定冒口的尺寸？ 6．如何评定冒口的有效补缩作用？ 7．如何提高冒口的补缩效率？ 8．冷铁在铸件凝固过程中起什么作用？如何根据不同的 目的来确定冷铁的放置位置及尺寸大小？ 9．如何选择冷铁材料？8
(1) 补偿铸件凝固时的收缩。
(2) 调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。 (3) 排气、集渣。 (4) 利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。
在铸件凝固过程中，要使 冒口中的金属液能够不断地补 偿铸件的体收缩，冒口与铸件 被补缩部位之间应始终保持着 畅通的补缩通道。
（1）侧冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。 （2）冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。 （3）对低处的热节增设补贴或使用冷铁、造成补缩的有利条件。 （4）通常把铸件划分成几个区域，在每一个区域内设置若干个合适的冒口。 （5）根据冒口的有效补缩距离来确定冒口的位置和个数。
(1) 要求冷铁所起作用的分析
(2) 铸件结构的分析
(3) 与冒口配合使用
(4) 浇注系统及引入位置的影响
知识篇——铸件的冒口设计计算
知识篇——铸件的冒口设计计算1.冒口设计的基本原理铸件冒口主要是在铸钢件上使用。
铸铁件只用于个别的厚大件的灰铸铁件和球铁件上。
金属液在液态降温和凝固过程中，体积要收缩。
铸件的体收缩大约为线收缩的3倍。
因此，铸钢的体收缩通常按3---6%考虑，灰铸铁按2---3%，不过由于灰铸铁和球墨铸铁凝固时的石墨化膨胀，可以抵消部分体积收缩，所以如果壁厚均匀，铸型紧实度高，通常不需要设计冒口。
铸件的体收缩如果得不到补充，就会在铸件上或者内部形成缩孔、缩陷或者缩松。
严重时常常造成铸件报废。
冒口尺寸计算原则是，首先计算需要补缩的金属液需要多少。
通常把这一部分金属液假设成球体，并求出直径（设为d0）用于冒口计算。
冒口补缩铸件是有一定的范围------叫有效补缩距离，设为L，对厚度为h的板状零件通常L=3~5h 。
对棒状零件L=（25~30）√h 式子中，h------铸件厚度2.冒口尺寸的基本计算方法冒口计算的公式、图线、表格等有很多。
介绍如下。
最常用的方法是，冒口直径 D=d0+h理由是假定冒口和铸件以相同的速度凝固，凝固过程是从铸件的两个表面向内层进行，当铸件完全凝固终了，正好冒口凝固了同样的厚度，这时还剩下中间的空心的缩孔，体积正好等于补缩球的体积，这部分金属液在凝固过程中正好补缩进了铸件。
当铸件存在热节时，可以把h换成热节的直径T即可。
即D=do+T 。
另外设计冒口，还有个重要的部位，就是冒口颈，所谓冒口颈就是冒口和铸件的连接通道，冒口里的金属液都是经由冒口颈补缩到铸件里的。
所以对冒口颈的截面是有要求的，通常取冒口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。
冒口高度 H=（1.5~2.5）D 。
H的高度还应该考虑要高于需要补缩部位的高度，否则就成了反补缩了，铸件补缩了冒口，这是要避免的。
3.其它计算方法常用的经验计算方法还有不计算需要估算补缩的金属液，直接将热节园的直径乘个系数得出冒口直径。
例如简单铸件 D=（1.05~1.15）T 外形简单，热节比较集中。
第三节 冒口、冷铁设计.
2.实用冒口设计 1)实用冒口设计法 让冒口和冒口颈先 于铸件凝固，利用全部 或部分的共晶膨胀量在 铸件内部建立压力，实 现自补缩，从而克服补 缩缺陷。
①直接实用冒口
原理：直接实用冒口是利用冒口来补偿 铸件的液态收缩，而当共晶膨胀开始时，让 冒口颈及时凝固，只要铸型的刚性足够，就 可利用共晶膨胀弥补可能出现的缩孔、缩松 缺陷。
(Vc Vr ) Ve Vr
金属的体收缩率
冒口的补缩效率
型壁移动而扩大的体积
②冒口设计的基本步骤 a)计算铸件的模数 b)求出冒口及冒口颈的模数 c)确定冒口的形状和尺寸 d)确定冒口的个数 e)校核冒口的最大补缩能力 ③计算举例 见教材121页。
几种常见几何体的模数计算公式
4提高通用冒口补缩效率的措施 提高冒口中金属液的补缩压力（采用 大气压力冒口）和延长冒口中金属凝固时 间（采用保温、发热冒口）
（二）冷铁材料的选择 钢冷铁和铸铁冷铁 铝冷铁 冷铁 铜冷铁 石墨镁砂等激冷物 （三）外冷铁的设计 1.确定外冷铁形状 形状一致原则。 成型冷铁 平面冷铁
2.确定冷铁尺寸
1)冷铁厚度
序号 1 2 3 4 5 6 使用条件 灰铸铁件 球墨铸铁件 铸钢件 铜合金件 轻合金件 外冷铁的厚度 =（0.25~0.5）T =（0.3~0.8）T =（0.3~0.8）T =（1.0~2.0）T =（0.6~1.0）T =（0.25~0.5）T
2)冒口的尺寸 模数法、比例法、三次方程法、 补缩液量法
①模数法的基本原理 顺序凝固
cnr
冒口的凝固时间
铸件受补缩部分的凝固时间
冒口颈的凝固时间
铸件的凝固时间取决于它的模数。 凝固模数：铸件的体积和传热面积的比值， 简称模数。 M＝V／A（cm）
冒口系统设计PPT课件
（阻碍收缩），防止引起裂纹； 6 尽可能地将冒口设在方便和容易消除冒口残
根的地方； 7 冒口的补缩距离要大于冒口的有效补缩范围。
图3-3-8 平板铸件用冒口补缩时出现缩松区的情况 b-有效补缩区 c-冒口补缩区 e- 末端边角激冷区 f- 缩松区
Mc＝1.92cm
Mr=1.2Mc=2.3cm
查标准圆柱形暗冒口表：当Mr=2.38cm, 收缩 率为5％、每个暗冒口能补缩的最大铸件体积 为 4.1L （ 重 量 32kg ） 时 ， 冒 口 的 尺 寸 为 ￠ 120mm×188mm(h) (h=1.5d) 。 可 见 设 计一个冒口已经足够。
•
• 1、外冷铁 －直接外冷铁、间接外冷铁
• 外冷铁是自铸件外壁施加激冷作用，它不与铸 件表面溶接，可以回收重用。所以外冷铁的材 料以选择导热性好、有足够高的熔点的为好。
• 直接外冷铁 － 金属激冷材料直接与铸件相接 触称为直接外冷铁
• 间接外冷铁 － 金属激冷材料通过一薄层非金 属材料（如砂子、涂料等厚度在10－15mm） 与铸件相接触称为间接冷铁
对于逐层凝固产生集中缩孔的合金，设 置适当容积、足够的温度梯度的冒口，就 可以有效地防止缩孔和缩松。
对于糊状凝固的合金，冒口的作用很小， 适当设置小冒口，可以在一定限度上减少 缩孔缺陷和减少缩松缺陷。
• 二、冒口的类型及设计原理 • 冒口种类 • １）按冒口在铸件上的位置分
• ① 顶冒口：位于铸件的最高处 • ② 侧冒口：设置在铸件的热节点处 • ③ 补贴冒口：方向凝固 • ④ 局部冒口 •
铸件的凝固时间和凝固速度
铸件的凝固时间和凝固速度铸件的凝固时间是指从液态金属充满铸型后至凝固完毕所需要的时间，单位时间凝固层增长的厚度则称为凝固速度。
铸件的凝固时间是设计冒口尺寸的依据。
合理地确定冒口和冷铁的位置，控制铸件各部分的凝固速度，使其按一定的顺序或方向进行凝固，是获得致密健全铸件的重要条件。
另外，对大型或重要铸件，为了控制开箱时间，需对凝固时间和凝固速度进行估算。
下面介绍两种计算方法。
(1)平方根定律 对铸件的凝固过程进行传热计算，可以推导出凝固层厚度随时间的变化规律: t K =0δ 或 220K t δ=（1） tK dt d v 20==δ （2） 式中δ0——凝固层厚度(cm)； K ——凝固系数(cm/min 1/2)；t ——凝固时间(min)；υ——凝固速度(cm/min)。
式(1)就是平方根定律，表明在砂型或金属型铸造条件下凝固层厚度δ0与凝固时间t 的平方根成正比。
凝固系数K 值与许多因素有关，实际中常用实验方法测得，见表1。
铸件凝固完毕，凝固层厚度到达壁厚中心，将壁厚的一半(δ0/2)代入式(1)，即可求得凝固时间。
表1 各种合金的凝固系数 合金 冷却条件凝固系数 K /cm ·min -1/2 灰铸铁 砂型金属型0.7 2.0 可锻铸铁 砂型金属型1.12.0 铸钢砂型金属型1.32.6 黄铜 砂型金属型水冷金属型 1. 1.8 2.8 4.2平方根定律的推导，本身对铸件的凝固过程作了一些假设，故其仅适用于大型平板类结晶温度间隔较小的合金铸件，求得近似值。
(2)模数法 当合金、铸型和浇注条件确定之后，铸件凝固时间决定于铸件的体积与散热表面积之比，即铸件的模数M C (M C = V c / S)，也称折算厚度或当量厚度。
可以推出 22221⎥⎦⎤⎢⎣⎡==S V K K M t C C (3) 式中 t ——铸件凝固时间；V c ——铸件体积；S ——铸件散热表面积；M C ——铸件模数。
田口设计k值 -回复
田口设计k值-回复田口设计k值是一种实验设计方法，用于确定产品或过程参数的最佳取值范围。
它是由日本工程师田口玄一于20世纪50年代提出的，被广泛应用于工程和科学领域。
田口设计k值是一种简单而有效的方法，可以通过较少的实验次数获得较准确的结果。
田口设计k值的核心思想是，在设计实验之前，通过分析和理解问题的因素和水平，确定关键因素及其各个水平，并通过合理的设计确定实验次数和顺序，从而最大限度地减少试验次数，提高实验效率。
首先，我们需要确定关键因素及其水平。
关键因素是影响试验结果的重要参数，水平则是关键因素可能的取值范围。
在确定关键因素时，我们要充分考虑产品或过程的特点和需求，选择对结果有较大影响的因素。
例如，如果我们要优化某种材料的硬度，可能关键因素包括材料成分、压力和温度等。
接下来，我们利用正交表进行实验设计。
正交表是一种特定的表格结构，可以确保试验设计的均匀性和有效性。
它能帮助我们合理安排实验次数和顺序，减少试验次数，提高试验效率。
正交表的设计基于因素和水平的选择，保证每个水平都能在每个因素上等概率出现，从而避免因素之间的相互干扰。
然后，我们通过对实验数据的观察和分析，确定最佳的参数取值范围。
田口设计k值的关键是通过分析试验结果来确定最佳参数取值范围。
通过观察因素对结果的影响程度，可以确定关键因素的最佳水平。
例如，在优化某种产品的颜色时，我们可以通过比较不同颜料浓度对颜色的影响，确定最佳的浓度水平。
最后，我们可以通过应用田口设计k值的结果，优化产品或过程。
优化产品或过程是田口设计k值的最终目的，通过确定最佳参数取值范围，我们可以提高产品的质量和效率，降低生产成本。
例如，在某种产品的制造过程中，通过田口设计k值确定最佳温度和时间参数，可以获得更好的产品品质和更高的生产效率。
总之，田口设计k值是一种有效的实验设计方法，可以帮助我们确定产品或过程的最佳参数取值范围。
通过合理选择关键因素和水平，并利用正交表进行实验设计，我们可以减少试验次数，提高试验效率。
(中文)泄漏孔和K值
传感器K值和感度
标准品侧的压力随着膜片的位移而下降 检出时间
标准品侧 P1
测试品侧
标准品侧 P1'
测试品侧
P1' P1'
如果有泄漏
P2
泄漏
压力下降量
P2'
P2'
实际的压力下降量 用K值小的传感器测出的差压 用K值大的传感器测出的差压
膜片
1mL/100ｋＰａ
2mL/100kPa
标准传感器PT110D的K值=１ 单位1mL/100kPa 即100kPa压力下的容积变化量为1mL。
尽可能使用大泄漏量的泄漏标准孔合格泄漏内容积测试泄漏ng泄漏泄漏标准孔的具体使用方法标准品侧测试品侧p1p2k值传感器固有系数传感器容积变化率感度2ks压力传感器的压力变化量和容积变化量的比率
泄漏标准孔的具体使用方法
合格泄漏用 NG用 内容积测试用
：使用和判定规格值接近的小泄漏的泄漏标准孔 ：设备的点检・确认时使用。泄漏量比判定规格稍微大一些 ：尽可能使用大泄漏量的泄漏标准孔
合格泄漏
NG泄漏Βιβλιοθήκη 内容积测试泄漏1传感器的K值？
K值＝传感器固有系数、传感器容积变化率、感度、2Ks
压力传感器的压力变化量和容积变化量的比率。由泄漏产生的差压变化是随容积 变化量而改变的。差压变换成流量的系数（内容积）是用等效内容积来表示的。单 位 mL/kPa
K值大的传感器膜片的变化 K值小的传感器膜片的变化
2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
使用K值法进行冒口设计
一、定义：
K值是铸件或铸件被补缩部分的体积与其冷却表面积的比值，K值法是模数法中比较实用的方法之一，它继承了传统的模数计算方法，但又较之更准确、快捷，适合工厂使用。
二、操作步骤：
1、分析铸件，确定冒口类型，数量及位置。
2、计算K值
1）对于简单类型的铸件，可直接利用公式一计算K值。
2）对于形状复杂的铸件，可将铸件形状简化为公式中的几类，分别计算K值，选择最小的K值。
3、根据M=1/K计算出模数M，按所选冒口类型查表1，获得冒口相关参数。
三、应用举例：
先以单链节弧形零件为例。
三维UG图：
四、计算过程：
1、简化几何体：该零件可简化成四个部分。
两个中间桥接部分和两个外侧部分，且两两对
应相同。
对两彼此不同的部分计算，按等截面体K值公式计算。
2、K值计算：
1）、通过简化几何体，现只需计算出几何体的截面周长和面积。
2）、根据CAD图形：
桥接部分：
以此截面为计算截面。
由CAD图纸知：c=9dm。
截面：利用CAD周长，面积计算，得周长L=202dm；S=1848dm2侧面部分：
根据CAD图纸，知 c=14dm。
近似周长L=24*2+160*2=368dm。
近似面积S=24*160-2*3.14*6.3*6.3=3590.75dm2
对于桥接部分：K= L/S+ 2/C =202/1848+2/9=0.33
对于侧面部分：K= L/S+ 2/C =368/3590.73+2/14=0.25
3、冒口计算：按最小的K值选取冒口的大小。
则K取0.25；得M=1/K=4，补缩距离L= 11/K=44dm。
根据所选冒口类型，查表一得到冒口相关参数，如选择标准圆柱形明冒口，查表得出以下数据：
冒口底部直径d=240mm；顶部直径D=1.2d=188mm；高度h=d=240mm
4、冒口设计图：
有效补缩距离剖视图冒口应用在铸件
[参考文献]:
【1】王文清，李魁盛.。
铸造工艺学。
北京：机械工业出版社，2002
【2】余茂祚。
铸造工艺设计。
北京：机械工业出版社，2005
【3】丁泽宇，谢康清。
提高铸钢件工艺出品率的方法及其应用。
文章编号：1673-3320（2009）03-0018-04
【4】王君卿。
铸造工艺手册。
北京：机械工业出版社，。